CN105111395B - 一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，包括如下步骤：将质量份数为60～90份聚醚多元醇、10～40份聚酯多元醇、1～4份二甘醇、2～6份三乙醇胺、2～8份黑聚醚浆、1～10份三乙烯二胺在40℃～80℃条件下反应2～4h，制得A液；在60℃～100℃温度下反应4～8h，制得B液；开机注胶，其中A液、B液的质量比为100:15～30；注胶后再插入过滤纸芯，6～8分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。本发明的聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法简便易行，制备的B液在‑40℃都不结晶，克服了制备过程中繁琐的加温溶解工序，制得的聚氨酯汽车空气滤芯具有良好的柔韧性和机械强度。

Description

一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，属化工技术领域。
背景技术
空气滤芯是空气滤清器的核心部件，二十世纪八十年代以来，国内开始使用聚氨酯封端的空气滤芯，具有生产效率高、重量轻、密封性能好的优点。
期刊名称：《精细石油化工进展》，2000年第1卷第9期，论文“汽车空气滤芯用聚氨酯组合料的研制”，公开了一种汽车空气滤芯用聚氨酯组合料，其主要组成A液包含质量份数70～100份聚醚多元醇GEP-330N、0～30份聚合物多元醇GPOP-36/28G、2～6份扩链剂、2～6份交联剂、0.6～1.3份复合催化剂、0.15～0.3份发泡剂、0.5～1.0份泡沫稳定剂、0.05～0.5份颜料、0.5～1.0份分散剂，其主要成分B液为：氨醋改性多次甲基多苯基异氢酸酯、液化多次甲基多苯基异氢酸酯、聚合多次甲基多苯基异氢酸酯，按比例搅拌混匀，混合料的官能度在2.1～2.4之间，该聚氨酯组合料具有贮存稳定性好，浇注工艺性能和制品性能达到了国外同类产品水平等优点。
但是上述现有技术也存在明显的缺陷与不足：一是现有技术制备聚氨酯空气滤芯所用的聚醚多元醇分子量约5000，分子量偏小，使得所制备的聚氨酯空气滤芯的软段含量偏低，柔韧性不佳；二是即使使用高分子量的聚醚多元醇替换低分子量的聚醚多元醇，提高聚氨酯软段含量以提高滤芯柔韧性，但同时也会降低滤芯的机械强度，而实际使用过程中，理想的滤芯应同时具有较高的机械强度和良好的柔韧性，因而单纯调节聚醚多元醇分子量显然难以兼顾滤芯的机械强度与柔韧性；三是B液使用多次甲基多苯基异氢酸酯混合物，在温度低于10℃时B液中会有少量结晶析出，需加温至60℃～70℃搅拌溶解，再冷至室温，制备工序变得繁琐，且增加了制备成本。因此，开发一种兼具良好的机械强度和柔韧性，并且制备工艺简便、成本低廉的聚氨酯汽车空气滤芯非常有必要。
发明内容
为解决现有技术中聚氨酯汽车空气滤芯存在机械强度与柔韧性难以兼顾，以及制备工序复杂等缺陷与不足，本发明提供一种新型的聚氨酯汽车空气滤芯制备方法，该方法简便易行，采用该制备方法所制备的聚氨酯汽车空气滤芯具有机械强度高且柔韧性好等优点。
本发明为实现技术目的采用的技术方案是：
1)制备A液，将如下A液原料投入反应釜中，在40℃～80℃温度下反应2～4h，制得A液；
所述A液原料按质量份数为：
2)制备B液；
3)注胶，将所述A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，选择空气滤芯模具后开机注胶，所述A液和B液的质量比为100:15～30；
4)脱模，注胶后即刻插入过滤纸芯，6～8分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述步骤2)的B液原料由如下组成构成：
所述B液原料按质量份数为：
改性多次甲基多苯基异氢酸酯 60～80份
聚醚多元醇 20～40份；
将B液原料投入反应釜中，在60℃～100℃温度下反应4～8h，制得B液。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述A液原料按质量份数为：
所述B液原料按质量份数为：
改性多次甲基多苯基异氢酸酯 60～70份
聚醚多元醇 30～40份。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述A液原料按质量份数为：
所述B液原料按质量份数为：
改性多次甲基多苯基异氢酸酯 60份
聚醚多元醇 40份。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述A液原料中的聚醚多元醇的分子量为7000～9000。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述步骤3)的A液和B液的质量比为100:25。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述步骤1)的反应温度为50℃～70℃。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述步骤2)的反应温度为70℃～90℃。
一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，所述步骤3)的注胶机B罐的温度为-40℃～30℃。
本发明的发明人研究发现，滤芯的柔韧性和机械强度与A液原料中聚醚多元醇的分子量大小有关，随着分子量的增加，滤芯的软段含量变高，其柔韧性和拉伸性越好，但机械强度会逐渐下降。目前，现有技术常采用分子量5000以下的聚醚多元醇，以制备具有较强机械强度的滤芯，但所制备滤芯的柔韧性较弱。而理想的滤芯应同时具有较高的机械强度和良好的柔韧性，为了同时解决柔韧性和机械强度的问题，本发明的A液原料由分子量为6000-10000的聚醚多元醇和适量聚酯多元醇组成，高分子量的聚醚多元醇提升滤芯柔韧性，聚酯多元醇则可增强滤芯的机械强度，能克服高分子量聚醚多元醇的使用导致滤芯机械强度降低的问题，高分子量的聚醚多元醇和聚酯多元醇的联合使用及协同效应，可制备出具有良好的机械强度和柔韧性的滤芯。
本发明的发明人还发现，B液原料结晶温度与其组分有关，单独使用多次甲基多苯基异氢酸酯、改性多次甲基多苯基异氢酸酯或改性多次甲基多苯基异氢酸酯混合物，在10℃低温条件下均会结晶，结晶后需加温溶解、静置时需保温等工序，使得制备工序变得复杂。本发明的B液原料由改性多次甲基多苯基异氢酸酯和聚醚多元醇组成，且在60℃～100℃温度下反应4～8h，制得B液。经实验验证，所制备的B液在-40℃低温条件下都不会结晶，静置时也无需要保温，使得制备工艺变得简便易行。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明A液原料采用高分子量的聚醚多元醇和聚酯多元醇联合使用，分子量为6000-10000的高分子量聚醚多元醇能够较大程度提升滤芯的柔韧性，聚酯多元醇则能够显著增强滤芯的机械强度，两种成分的联合使用，克服了现有技术中单纯调整聚醚多元醇分子量难以兼顾滤芯的机械强度和柔韧性的技术难题，因而制得的滤芯同时具有良好的机械强度和柔韧性，能够很好地满足使用要求，并具有更长的使用寿命。
(2)本发明B液原料在改性多次甲基多苯基异氢酸酯基础上增加了适量质量份数的聚醚多元醇，并且改性多次甲基多苯基异氢酸酯与聚醚多元醇在适度条件下充分反应后，制得的B液具有良好的抗冻性，在10℃低温条件下也不会结晶，因此在低温条件下制备也无需升温、保温工序，可简化制备工艺步骤、降低能耗、提高生产效率。使得制备工艺变得简便易行、低能耗、高效率。
(3)本发明聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法工艺简便、成本低廉，制备的聚氨酯空气滤芯具有良好的综合机械性能，用途广泛，具有很好的应用前景和推广价值。
具体实施方式
为使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1、取分子量约6000的聚醚多元醇90kg、聚酯多元醇20kg、二甘醇2kg、三乙醇胺3kg、黑聚醚浆8kg、三乙烯二胺2kg，将上述原料投入反应釜中，在70℃温度下反应2h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯70kg和聚醚多元醇30kg投入反应釜中，在60℃温度下反应7h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为30℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:30；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，8分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
实施例2
1、取分子量约10000的聚醚多元醇60kg、聚酯多元醇40kg，二甘醇1kg、三乙醇胺2kg、黑聚醚浆2kg、三乙烯二胺4kg，将上述原料投入反应釜中，在50℃温度下反应3h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯80kg和聚醚多元醇30kg投入反应釜中，在100℃温度下反应8h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为20℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:20；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，8分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
实施例3
1、取分子量约8000的聚醚多元醇70kg、聚酯多元醇30kg、二甘醇2kg、三乙醇胺3kg、黑聚醚浆5kg、三乙烯二胺8kg，将上述原料投入反应釜中，在60℃温度下反应3h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯60kg和聚醚多元醇40kg投入反应釜中，在80℃温度下反应5h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为10℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:25；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，7分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
实施例4
1、取分子量约7000的聚醚多元醇80kg、聚酯多元醇30kg、二甘醇1kg、三乙醇胺3kg、黑聚醚浆3kg、三乙烯二胺10kg，将上述原料投入反应釜中，在40℃温度下反应3h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯60kg和聚醚多元醇20kg投入反应釜中，在70℃温度下反应6h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为-10℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:15；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，7分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
实施例5
1、取分子量约9000的聚醚多元醇80kg、聚酯多元醇20kg、二甘醇4kg、三乙醇胺6kg、黑聚醚浆6kg、三乙烯二胺5kg，将上述原料投入反应釜中，在80℃温度下反应2h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯80kg和聚醚多元醇30kg投入反应釜中，在90℃温度下反应4h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为0℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:20；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，6分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
实施例6
1、取分子量约8000的聚醚多元醇70kg、聚酯多元醇40kg、二甘醇3kg、三乙醇胺5kg、黑聚醚浆7kg、三乙烯二胺8kg，将上述原料投入反应釜中，在50℃温度下反应4h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯70kg和聚醚多元醇40kg投入反应釜中，在100℃温度下反应5h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为-40℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:25；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，6分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
实施例7
1、取分子量约9000的聚醚多元醇90kg、聚酯多元醇10kg、二甘醇2kg、三乙醇胺4kg、黑聚醚浆5kg、三乙烯二胺6kg，将上述原料投入反应釜中，在70℃温度下反应4h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯70kg和聚醚多元醇20kg投入反应釜中，在70℃温度下反应6h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为-30℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:30；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，8分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
对比例1
1、取分子量约5000的聚醚多元醇100kg、二甘醇2kg、三乙醇胺3kg、黑聚醚浆5kg、三乙烯二胺8kg，将上述原料投入反应釜中，在60℃温度下反应3h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯60kg投入反应釜中，在80℃温度下反应5h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为20℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:25；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，7分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
对比例2
1、取分子量约9000的聚醚多元醇100kg、二甘醇2kg、三乙醇胺3kg、黑聚醚浆5kg、三乙烯二胺8kg，将上述原料投入反应釜中，在60℃温度下反应3h，制得A液；
2、改性多次甲基多苯基异氢酸酯60kg投入反应釜中，在80℃温度下反应5h，制得B液；
3、将A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，B罐温度为20℃，选择空气滤芯模具后开机注胶，A液和B液的质量比为100:25；
4、注胶后即刻插入过滤纸芯，7分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
将实施例1～实施例7和对比例1～对比例2所制备的聚氨酯汽车空气滤芯进行相关检测，结果见表1。
表1 本发明实施例和对比例所制备的聚氨酯汽车空气滤芯检测结果
实施例 拉伸强度(MPa) 邵氏硬度 断裂伸长率(％)
实施例1 1.1 28 130
实施例2 1.1 30 129
实施例3 1.1 30 131
实施例4 1.0 29 131
实施例5 1.0 28 130
实施例6 1.1 30 129
实施例7 1.0 26 130
对比例1 1.1 30 128
对比例2 0.9 21 131
从表1中可以看出，对比例1的A液原料采用小分子量(约5000)的聚醚多元醇，制得的聚氨酯空气滤芯虽具有较好的机械强度，拉伸强度达到1.1MPa，邵氏硬度达到30，但是其柔韧性较差，断裂伸长率仅为128％；对比例2的A液原料采用大分子量(约9000)的聚醚多元醇，制得的聚氨酯空气滤芯虽具有较好的柔韧性，断裂伸长率达到131％，但是其机械强度却显著下降，拉伸强度仅0.9MPa，邵氏硬度仅为21。显然，仅通过调节聚醚多元醇的分子量的方法，是无法兼顾聚氨酯空气滤芯的机械强度和柔韧性的。
而本发明的A液原料采用大分子量聚醚多元醇并添加聚酯多元醇的方法，则能够兼顾聚氨酯空气滤芯的机械强度和柔韧性。从表1中可以看出，本发明实施例1～7的制备方法，制得的聚氨酯空气滤芯的拉伸强度为1.0～1.1MPa，邵氏硬度达到26～30，断裂伸长率达到129～131％，在机械强度与对比例1相当的情况下，其柔韧性优于对比例1，在柔韧性与对比例2相当的情况下，其机械强度远高于对比例2，显然本发明实施例1～7的方法制备的聚氨酯空气滤芯同时具备良好的机械强度和柔韧性，其综合指标显著优于对比例1和对比例2。
在对比实验中还发现，当温度在10℃左右时，对比例1、对比例2的B液在制备过程中均出现析晶现象，需升温待结晶溶解后方可进行下一步制备工序，生产工艺对生产条件要求相对较高，增加了设备投入和能源消耗。而本发明实施例1～实施例7的制备过程，B液在-40℃～30℃温度范围内均未出现析晶现象，使得聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法具有简便易行、能耗低、生产效率高的优点。

Claims (8)

1.一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制备A液，将如下A液原料投入反应釜中，在40℃～80℃温度下反应2～4h，制得A液；
所述A液原料按质量份数为：
2)制备B液，所述B液原料按质量份数为：
改性多次甲基多苯基异氰 酸酯 60～80份
聚醚多元醇 20～40份
将B液原料投入反应釜中，在60℃～100℃温度下反应4～8h，制得B液；
3)注胶，将所述A液和B液分别注于注胶机A、B罐中，选择空气滤芯模具后开机注胶，所述A液和B液的质量比为100:15～30；
4)脱模，注胶后即刻插入过滤纸芯，6～8分钟后脱模，制得聚氨酯汽车空气滤芯。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于所述A液原料按质量份数为：
所述B液原料按质量份数为：
改性多次甲基多苯基异氰 酸酯 60～70份
聚醚多元醇 30～40份。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于所述A液原料按质量份数为：
所述B液原料按质量份数为：
改性多次甲基多苯基异氰 酸酯 60份
聚醚多元醇 40份。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于所述A液原料中的聚醚多元醇的分子量为7000～9000。
5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤3)的A液和B液的质量比为100:25。
6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤1)的反应温度为50℃～70℃。
7.根据权利要求1所述的一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤2)的反应温度为70℃～90℃。
8.根据权利要求1所述的一种聚氨酯汽车空气滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤3)的注胶机B罐的温度为-40℃～30℃。
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